CN103467097A - 温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法，该微波介质陶瓷由80%～95%的BaNd₂Ti₄O₁₂与5%～20%的Bi₄B₂O₉组成。制备方法包括以下步骤：（1）将BaO、Nd₂O₃和TiO₂混合制备BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；（2）将Bi₂O₃与B₂O₃或者Bi₂O₃与H₃BO₃混合制备Bi₄B₂O₉粉体；（3）将BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与Bi₄B₂O₉粉体混合制备温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。本发明的微波介质陶瓷具有高介电常数、低介电损耗、和接近于零谐振频率温度系数，制备方法工艺简单、操作方便。

Description

温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制备领域，具体涉及一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷材料的应用与其介电常数有关，通常微波介质陶瓷材料的介电常数越高，微波电路与器件的尺寸就可以做得越小，这正是微波终端设备得以小型化的关键。但是，介电常数较高的材料也相应具有较大的介电损耗，而在实际应用中，需要材料具有较小的介电损耗。此外，常见的微波介质陶瓷材料大多具有烧结温度高的固有缺点，烧结温度通常都在1300℃以上，极大地限制了其在微波电路与器件中的应用，在现有研究中，将固有烧结温度高的微波介质陶瓷用中温或低温烧结多是以牺牲材料性能为代价的。

Ba_6-3xNd_8+2xTi₁₈O₅₄陶瓷属于一类高介电常数微波介质陶瓷，根据Ba、Nd原子数量的不同，可以得到几种不同的微波介质陶瓷，特别地，当x=0.5时，可以得到BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷。BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷是近年来国内外微波介质材料研究领域的热点方向之一，BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷具有介电常数高、介电损耗小的特点，主要用于制备陶瓷谐振器、滤波器和介质天线等微波元器件，但是，BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷的烧结温度在1350℃以上，且具有正的谐振频率温度系数(+56ppm/℃)，限制了其应用。因此，需要寻找新的方法使得在不显著恶化BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷的介电常数和介电损耗的情况下，降低BaNd₂Ti₄O₁₂陶瓷的烧结温度，并调整其谐振频率温度系数接近于零。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有高介电常数、低介电损耗、且谐振频率温度系数接近于零的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，还提供一种工艺简单、操作方便的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，所述微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为80%～95%，Bi₄B₂O₉的质量分数为5%～20%。

上述微波介质陶瓷的介电常数为72～89，品质因数Qf₀为3300GHz～6780GHz（Qf₀越大，则介电损耗越小，二者呈倒数关系），谐振频率温度系数为-1.4ppm/℃～28.7ppm/℃。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）将BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，所得混合物经球磨、烘干和过筛后，得到混合粉料，将混合粉料升温至1000℃～1200℃并保温2h～6h，得到基体陶瓷粉体，基体陶瓷粉体经球磨、烘干和过筛后，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将Bi₂O₃与B₂O₃或者Bi₂O₃与H₃BO₃按照Bi₄B₂O₉的化学计量比混合，然后经球磨、固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体在500℃～600℃下烧结2h～8h，得到Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与Bi₄B₂O₉粉体进行混合，其中BaNd₂Ti₄O₁₂粉体的质量分数为80%～95%，Bi₄B₂O₉粉体的质量分数为5%～20%，所得混合粉体经球磨、烘干和造粒后，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成坯体，然后将坯体在400℃～500℃下进行排胶，排胶后升温至1150℃～1350℃下烧结2h～8h，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

上述的方法中，所述球磨优选行星球磨，球磨的时间优选4h～8h，球磨介质优选氧化锆球和去离子水、或者氧化锆球和异丙醇。

上述的方法中，所述过筛优选过100目筛。

上述的方法中，步骤（3）所述造粒过程中所用粘接剂为聚乙烯醇溶液。

上述的方法中，步骤（3）中所述坯体的形状优选圆柱形，坯体的直径优选6mm～12mm，厚度优选3mm～6mm，一般采用粉末压片机进行压制，坯体的成型压力优选80MPa～160MPa。

上述的方法中，所述BaO、Nd₂O₃、TiO₂、Bi₂O₃、B₂O₃和H₃BO₃的纯度优选大于99.9%。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明的微波介质陶瓷材料从低温烧结和调整BaNd₂Ti₄O₁₂的谐振频率温度系数的角度出发，考虑到材料的介电常数和介电损耗，在BaNd₂Ti₄O₁₂体系中加入适量的低熔点化合物Bi₄B₂O₉，其烧结温度可以成功降至1150℃～1350℃，同时也可将谐振频率温度系数调整到接近于零，该介质陶瓷具有高介电常数、低介电损耗和较好的温度稳定性，另外，还使微波介质陶瓷具有较高介电常数（70～90）和较高的Qf₀值。

（2）本发明微波介质陶瓷的化学组成和制备工艺均比较简单，制备方法操作方便，可广泛用于微波天线、介质谐振器、滤波器等微波器件的制造。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为95%，Bi₄B₂O₉的质量分数为5%；该微波介质陶瓷的介电常数为72，品质因数Qf₀为6340GHz，谐振频率温度系数为16.8ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物行星球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率（一般优选5℃/min～10℃/min，下同）升温至1150℃保温2h（即预烧），得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体行星球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，行星球磨球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率（一般优选2℃/min～10℃/min，下同）升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将95g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与5g Bi₄B₂O₉粉体进行混合，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体行星球磨球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1150℃下烧结4h，升温速率为5℃/min（一般优选5℃/min～10℃/min，下同）得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：介电常数ε_r=72，品质因数Qf₀=6340GHz，谐振频率温度系数τ_f=16.8ppm/℃。

实施例2：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为95%，Bi₄B₂O₉的质量分数为5%；该微波介质陶瓷的介电常数为82，Qf₀为6600GHz，谐振频率温度系数为14.6ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率升温至1100℃保温2h，得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率将其升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将95g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与5g Bi₄B₂O₉粉体置于球磨罐中，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1200℃下烧结4h，升温速率为5℃/min，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：ε_r=82，Qf₀=6600GHz，τ_f=14.6ppm/℃。

实施例3：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为95%，Bi₄B₂O₉的质量分数为5%；该微波介质陶瓷的介电常数为81，品质因数Qf₀为6780GHz，谐振频率温度系数为11.2ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率升温至1150℃预烧2h，得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率将其升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将95g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与5g Bi₄B₂O₉粉体进行混合，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1250℃下烧结4h，升温速率为5℃/min，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：ε_r=81，Qf₀=6780GHz，τ_f=11.2ppm/℃。

实施例4：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为92.5%，Bi₄B₂O₉的质量分数为7.5%；该微波介质陶瓷的介电常数为83，品质因数Qf₀为5430GHz，谐振频率温度系数为5.6ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率升温至1150℃预烧2h，得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率将其升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将92.5g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与7.5g Bi₄B₂O₉粉体进行混合，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1150℃下烧结4h，升温速率为5℃/min，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：ε_r=83，Qf₀=5430GHz，τ_f=5.6ppm/℃。

实施例5：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为92.5%，Bi₄B₂O₉的质量分数为7.5%；该微波介质陶瓷的介电常数为86，品质因数Qf₀为5460GHz，谐振频率温度系数为3.8ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率升温至1150℃预烧2h，得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率将其升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将92.5g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与7.5g Bi₄B₂O₉粉体进行混合，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1200℃下烧结4h，升温速率为5℃/min，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：ε_r=86，Qf₀=5460GHz，τ_f=3.8ppm/℃。

实施例6：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为92.5%，Bi₄B₂O₉的质量分数为7.5%；该微波介质陶瓷的介电常数为86，品质因数Qf₀为5640GHz，谐振频率温度系数为2.5ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率升温至1150℃预烧2h，得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率将其升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将92.5g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与7.5g Bi₄B₂O₉粉体进行混合，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1250℃下烧结4h，升温速率为5℃/min，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：ε_r=86，Qf₀=5640GHz，τ_f=2.5ppm/℃。

实施例7：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为90%，Bi₄B₂O₉的质量分数为10%；该微波介质陶瓷的介电常数为89，品质因数Qf₀为4800GHz，谐振频率温度系数为-1.4ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率升温至1150℃预烧2h，得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率将其升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将90g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与10g Bi₄B₂O₉粉体进行混合，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1200℃下烧结4h，升温速率为5℃/min，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：ε_r=89，Qf₀=4800GHz，τ_f=-1.4ppm/℃。

实施例8：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为85%，Bi₄B₂O₉的质量分数为15%；该微波介质陶瓷的介电常数为84，品质因数Qf₀为4150GHz，谐振频率温度系数为11.4ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率升温至1000℃预烧2h，得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率将其升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将85g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与15g Bi₄B₂O₉粉体进行混合，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1150℃下烧结4h，升温速率为5℃/min，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：ε_r=84，Qf₀=4150GHz，τ_f=11.4ppm/℃。

实施例9：

一种本发明的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为80%，Bi₄B₂O₉的质量分数为20%；该微波介质陶瓷的介电常数为86，品质因数Qf₀为3300GHz，谐振频率温度系数为28.7ppm/℃。

一种上述本实施例的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将纯度大于99.9%的BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，将所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合物球磨4h后将其置于干燥箱内烘干并过100目筛，得到混合粉料，将混合粉料以5℃/min的升温速率升温至1000℃预烧2h，得到基体陶瓷粉体；将基体陶瓷粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和去离子水，对基体陶瓷粉体球磨4h后，经烘干、研磨、过100目筛，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将纯度大于99.9%的Bi₂O₃与B₂O₃按照2∶1的摩尔比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，球磨4h后经固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体以2℃/min的升温速率将其升温至580℃烧结4h，得到低熔点化合物Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将80g BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与20g Bi₄B₂O₉粉体进行混合，将所得混合粉体置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化锆球和异丙醇，对混合粉体球磨6h后经烘干和造粒，以质量分数5%的聚乙烯醇溶液为粘接剂，聚乙烯醇溶液以质量比为2∶1的水和乙醇作为混合溶剂，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体，成型压力为80MPa，将所得坯体于450℃下排胶1h，然后升温至1150℃下烧结4h，升温速率为5℃/min，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

经检测可知，上述本实施例方法制备的微波介质陶瓷的微波介电性能为：ε_r=86，Qf₀=3300GHz，τ_f=28.7ppm/℃。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，其特征在于，所述微波介质陶瓷由BaNd₂Ti₄O₁₂与Bi₄B₂O₉组成，其中BaNd₂Ti₄O₁₂的质量分数为80%～95%，Bi₄B₂O₉的质量分数为5%～20%。

2.根据权利要求1所述的温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷，其特征在于，所述微波介质陶瓷的介电常数为72～89，品质因数Qf₀为3300GHz～6780GHz，谐振频率温度系数为-1.4ppm/℃～28.7ppm/℃。

3.一种温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将BaO、Nd₂O₃和TiO₂按照1∶1∶4的摩尔比进行混合，所得混合物经球磨、烘干和过筛后，得到混合粉料，将混合粉料升温至1000℃～1200℃并保温2h～6h，得到基体陶瓷粉体，基体陶瓷粉体经球磨、烘干和过筛后，得到BaNd₂Ti₄O₁₂粉体；

（2）将Bi₂O₃与B₂O₃或者Bi₂O₃与H₃BO₃按照Bi₄B₂O₉的化学计量比混合，然后经球磨、固液分离和干燥得到复合粉体，将复合粉体在500℃～600℃下烧结2h～8h，得到Bi₄B₂O₉粉体；

（3）将BaNd₂Ti₄O₁₂粉体与Bi₄B₂O₉粉体进行混合，其中BaNd₂Ti₄O₁₂粉体的质量分数为80%～95%，Bi₄B₂O₉粉体的质量分数为5%～20%，所得混合粉体经球磨、烘干和造粒后，得到陶瓷粉末团聚体；将陶瓷粉末团聚体压制成坯体，然后将坯体在400℃～500℃下进行排胶，排胶后升温至1150℃～1350℃下烧结2h～8h，得到温度稳定型高介电常数微波介质陶瓷。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述球磨为行星球磨，球磨的时间为4h～8h，球磨介质为氧化锆球和去离子水、或者氧化锆球和异丙醇。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述过筛是指过100目筛。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述造粒过程中所用粘接剂为聚乙烯醇溶液。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的坯体的形状为圆柱形，坯体的直径为6mm～12mm，厚度为3mm～6mm，坯体的成型压力为80MPa～160MPa。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述BaO、Nd₂O₃、TiO₂、Bi₂O₃、B₂O₃和H₃BO₃的纯度均大于99.9%。